2 22
2- -- -1 11 1
何謂程式儲存電腦？
何謂程式儲存電腦？
何謂程式儲存電腦？
何謂程式儲存電腦？
內儲程式的觀念 內儲程式的觀念 內儲程式的觀念
內儲程式的觀念(STORED PROGRAM CONCEPT) (STORED PROGRAM CONCEPT) (STORED PROGRAM CONCEPT) (STORED PROGRAM CONCEPT)
von Neumann model 有一個很重要的狀態，就是程式必須被儲存在記憶 體，這個和許多早期的電腦架構是不一樣，早期只有資料被儲存在記憶 體，而程式是透過手工操作設定 線路系統的開關，而近代電腦的革命 就在於將程式儲存在記憶體，而且這表示程式的格式必須和資料的格式 相同，這樣它們才能被共同被儲存在記憶體中，才能進行 序列執行指 令，在記憶體中不管是程式還是資料都只是二元樣板(不是 0 就是 1)。
2-2
通用型電腦有哪四個主元件？
儲存程式結構間將一部電腦描述成四個主要部分：算術邏輯單元（ALU），控制 電路，記憶體，以及輸入輸出裝置（I/O）。這些部件透過一組一組的排線連線（特 別地，當一組線被用於多種不同意圖的資料傳輸時又被稱為匯流排），並且由一 個時鐘來驅動（當然某些其他事件也可能驅動控制電路）。
2-5
列出電腦家族最重要的特點，並加以解釋。
第第
第第 1111 代代代 1946代 19461946----1954,19461954,1954,1954,特點是電子元件使用真空管特點是電子元件使用真空管特點是電子元件使用真空管特點是電子元件使用真空管。。。 。
真空管由於有「開與關」的特點，因而利用它來儲存資料以及計算後的結果。每 一個真空管是由玻璃以及內部的電子線路組 成。其他的電腦，譬如 UNIVAC，
以及當時的收音機與電視機都是使用真空管。然而，這些真空管是極不耐用的，
主要是因為它工作時產生的高溫縮短了它們的 使用壽命，而更換損壞的真空管 又讓處理計算工作慢下來。
第第
第第 2222 代代代 1954代 19541954----1964,19541964,1964,1964,特點是電子元件改用電晶體特點是電子元件改用電晶體特點是電子元件改用電晶體特點是電子元件改用電晶體(Transistor)(Transistor)(Transistor)。(Transistor)。。 。
部是一個電子零件，能傳導電子訊號給電阻零件。當電腦使用電晶體做為電腦處 理器的主要零件之後，像真空管工作時所產生的高熱問題就減小了許多，因而可 靠性大幅提升。像蕭克萊、巴丁和布拉田發明的電晶體迅速地被收音機以及其他 的電子設備所採用。
第第
第第 3333 代代代 1964代 19641964----1970,19641970,1970,1970,特點是電子元件改進為積體電路特點是電子元件改進為積體電路特點是電子元件改進為積體電路特點是電子元件改進為積體電路(Integrated Circuit,(Integrated Circuit,(Integrated Circuit,即(Integrated Circuit,即即即 IC)IC)IC)。IC)。。。
積體電路(Integrated Circuit ，簡稱 IC)。IC 是固態電路由半導體物質構成鬆餅大 小的 IC 能夠容納相當於數百個的電晶體這薄鬆餅狀的物質，稱作(chip)，讓新電 腦能夠比以前的電腦外型上來得小又輕，可是速度更快。
第 第 第
第 4444 代代代 1970代 19701970 迄今1970迄今迄今迄今,,,,特點是電子元件再改進為大型積體電路特點是電子元件再改進為大型積體電路特點是電子元件再改進為大型積體電路特點是電子元件再改進為大型積體電路(Large Scale Integrated (Large Scale Integrated (Large Scale Integrated (Large Scale Integrated Circu
Circu Circu
Circuit, it, it, 即it, 即即 LSI)即LSI)LSI)LSI)及及及及 超大型積體電路 超大型積體電路 超大型積體電路
超大型積體電路(Very Large Scale Integrated Circuit,(Very Large Scale Integrated Circuit,(Very Large Scale Integrated Circuit,(Very Large Scale Integrated Circuit,即即即即 VLSI)VLSI)VLSI)VLSI)。。。 。
以前電腦計算處理的威力分散在數個積體電路上，而微處理機將設計處理的電 路，部分的記憶體以及輸出入控制電路一起集中在一顆晶片上。第一顆商用的微 處理機，編號 4004 是在 1971 年被發展成功的。數年後，編號 Intel 8008 加強了原 版本的數學計算及控制部分的能力。1950 年代體積佔一整個房間大小的電腦，如 今與它的功能相當的微處理機體積比一個銅錢還要小呢！
第第
第第 5555 代代代 代
如今，微處理機能有許多電腦採用。但是，對於如何加速處理大量資料的研究正 導向第五代電腦的發展。將成列的微處理機串接起來使用，形成平行處理(Parallel Processing)的第五代電腦已逐漸成熟。一個單純的電腦程式被分割成若干個小程 式模組，然後交由不同的微處理機同時去處理。如此一來，效率和速度都有顯著 的提昇。
自 1960 年代以來，每一積體電路晶片所能容納電子元件的數目每年皆以倍 數成長，而其成本則不斷的下降，使電腦的年代邁向超大型積體電路時代。微電 腦時代的來臨，則始於西元 1971 年 6 月由美國英特爾（ Intel）公司的微電子工 程師泰勒赫夫博士，為日本 Busicom 公司生產一系列各種不同功能的計算器
（ calculator）而設計的 Intel 4004 微處理機（ Microprocessor)，使整個微電子工 業邁入一個新紀元。
2222----6666
微處理器最重要的特點為何？
•
體積小 體積小 體積小 體積小、 、 、 、低功耗 低功耗 低功耗 低功耗、 、 、 、低成本 低成本 低成本 低成本、 、 、高性能 、 高性能 高性能。 高性能 。 。 。
•
支援 支援 支援 支援 Thumb（ （ （ （16 位 位） 位 位 ） ） ）/ARM（ （ （32 （ 位元 位元） 位元 位元 ） ）雙指令 ） 雙指令 雙指令 雙指令 集
集 集
集， ， ， ，能很好的相容 能很好的相容 能很好的相容 能很好的相容 8 位 位 位 位/16 位器件 位器件 位器件 位器件。 。 。 。
•
大量使用暫存器 大量使用暫存器 大量使用暫存器 大量使用暫存器， ， ， ，指令執行速度更快 指令執行速度更快 指令執行速度更快 指令執行速度更快。 。 。 。
•
大多數資料操作都在暫存器中完成 大多數資料操作都在暫存器中完成 大多數資料操作都在暫存器中完成 大多數資料操作都在暫存器中完成。 。 。 。
•
定址方式靈活簡單 定址方式靈活簡單 定址方式靈活簡單 定址方式靈活簡單， ， ， ，執行效率高 執行效率高 執行效率高。 執行效率高 。 。 。
•
指令長度固定 指令長度固定 指令長度固定 指令長度固定。 。 。 。
CPU 演進史
◎ Intel (英特爾 英特爾 英特爾 英特爾) cpu 之演進 之演進 之演進 之演進
Intel x86 CPU:
1971 年--Intel 推出 4004,是第一個用於計算器的 4 位元微處理器,也是第一款個人 有能力買得起的電腦處理器！！4004 含有 2300 個電晶體,功能相當有 限,而且速度還很慢。
1972 年--推出 8008, 8 位元,是4004 運算力的一倍,3300 顆電晶體。
1974 年--推出 8080, 8 位元,搭載在全球第一台個人電腦 Altair 上。
1978 年--推出 16 位元的 i8086,是多數人認為的第一顆處理器,同時還推出 i8087,主 要用於浮點運算,與 8086 指令集兼容,因此被人稱作 x86 指令集。
1979 年--推出 8088,16 位元,內含 29000 個電晶體,於 1981 年時用於 IBM PC。
1982 年--推出 80286,仍為 16 位元,134000 個電晶體,CPU 工作模式也衍生出兩種:
實體模式與保護模式。
1985 年--推出 80386DX,為 x86 系列第一個 32 位元處理器,12MHz~33MHz,含 275000 個電晶體,增加虛擬 86 工作模式。
標準晶片:80386DX
同型晶片:80386SX, 80386SL, 80386DL
1989 年--推出 80486DX,電晶體數突破 100 萬,達 120 萬,主要的突破是內建浮點運 算器(將 80386 和浮點協處理器 80387 以及一個 8KB 的高速緩存集成在 一個晶片内)。
1991 年 80486SX---省去浮點運算器的簡化版
1992 年 80486DX2---倍頻技術,內部以 2 倍速度執行
1994 年 80486SX2—DX2 不含浮點運算器版
1995 年 80486DX4---內部以 2~3 倍速度執行
AMD x86 CPU:
1978 年---AMD 第一顆 CPU ,AMD ,5MHz
1981 年---x86 系列衍生,Intel 授權 AMD 生產 x86CPU
1983 年---推出 80186, 6MHz~12MHz
1984 年---推出 80286, 6MHz~20MHz
1985 年---Intel 停止授權 AMD 推出相容 386 的 CPU
1989 年---推出自行開發的 AMD386, 16MHz~40MHz,脫離 Intel
1990 年---推出 AM486DX
1992 年 AM486DX2
1994 年 AM486DX4
◎ Intel Pentium（ （ （1993 年 （ 年 年 年） ） ） ）
Pentium P-75 P-90 P-100 P-120 P-133
P-150 ※cpu 之頻率增加－加快指令執行速度
P-166 Pentium Ⅱ 233
Ⅱ 266
Ⅱ 300
Ⅱ 333
Ⅱ 366
Ⅱ 400 Pentium Ⅲ 450
Ⅲ 500 III 600 III 650 III 700 III 733 III 800 III 866 III 933 III 1 G III 1.13 G
Pentium IV 初期為 0.18 微米(10-6m) 2004 年時導入 0.13 微米
Prescott==>跨微米世紀, 0.09 微米(90 奈米)(10-9m) Pentium IV 1.5 G, 1.6 G,1.7 G, 1.8 G, 2.0 G, 2.2 G, 2.4G, 2.6G, 3.0G,4.7G
Pentium Dual Core (雙核心) ==> 2.3 億個電晶體, 製程 65 奈米 2.66G, 2.8G, 3.0G,3.4G
1. Pentium D
2.Core E6300, Core E6400
Pentium D 是 Intel 第 1 次研發 core due 處理器,散熱不佳問題很嚴重,評價 甚至比 AMD 的雙核心產品還差
第 2 代 core2 已經解決了散熱問題,因為降低了時脈
Pentium 實際上是 2 個 Prescott 所組成, 透過 2 個 90 奈米的製程整合在 1 個 Die 上,因此 Pentium 與 Prescott 是系出同門
